початок розділу Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві	хитрощі майстру електроніка фізика технології винаходи	таємниці космосу таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу
Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання)

ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2165034

Вітряного двигуна З обертання навколо вертикальної ОСІ

Ім'я винахідника: Сакре Майеда ЕЛЬ Маррей (AE)
Ім'я патентовласника: Сакре Майеда ЕЛЬ Маррей (AE)
Патентний повірений: Ятрова Лариса Іванівна
Адреса для листування: 103735, Москва, вул. Іллінка 5/2, "Союзпатент", Ятровой Л.І
Дата початку дії патенту: 1997.07.04

Винахід відноситься до вітроенергетики, а саме до вітряних двигунів з обертанням навколо вертикальної осі. Технічний результат, що полягає в підвищенні потужності і ефективності роботи лопатей, спрощення технічного обслуговування і монтажу, досягається за рахунок того, що в вітряному двигуні, що містить ротор, здатний обертатися під дією вітру навколо своєї вертикальної осі по відношенню до горизонту, і поворотний вал, пов'язаний з ротором з можливістю приведення його в обертальний рух цим ротором і пристосований для передачі енергії, отриманої ці ротором від вітру, відповідно до винаходу, ротор містить корпус циліндричної форми, порожній усередині, бічні стінки якого утворені в основному лопатками, встановленими у вертикальному положенні таким чином, щоб вітер мав можливість увійти в порожній усередині циліндричний корпус і привести його в обертальний рух, а й поворотний передавальний вал, з яким цей циліндричний корпус пов'язаний.

ОПИС ВИНАХОДИ

Пропонований винахід стосується вітряного двигуна з обертанням навколо вертикальної осі.

Ось уже протягом багатьох років потреби в енергії для господарських потреб постійно зростають, тоді як використовувані в даний час джерела енергії в основній своїй масі є виснажує і невідновлювані або забруднюють навколишнє середовище джерела.

Для того щоб мати можливість не тільки отримати додаткову енергію, а й оберегти від забруднення довкілля, постійно проводяться численні дослідження, спрямовані на розробку систем, що дозволяють виробляти енергію природними і екологічно чистими способами.

Вітрова енергія, яка представляє собою частину енергії, що виникає в результаті руху повітря по відношенню до землі, і яка може бути перехоплена і перетворена в інші види енергії за допомогою деякого обертового під дією вітру ротора, являє собою один з таких природних і не забруднюють навколишнє середовище джерел енергії.

Енергія вітру використовується людиною з незапам'ятних часів в вітряних млинах, призначених для розмелювання зерна. Значно після були знайдені можливості перетворення енергії вітру в електричну енергію за допомогою електричних генераторів, що обертаються вітряками. Однак, ця форма енергії не отримала широкого поширення внаслідок малої продуктивності і низького коефіцієнта корисної дії вітряних енергетичних установок.

Відомі два типи вітряних двигунів. Найбільшого поширення набули вітряні двигуни першого типу, в яких ротор під дією вітру обертається навколо деякої горизонтальної осі. Ці вітряні двигуни були об'єктом численних досліджень, спрямованих на їх удосконалення. Такі вітряні двигуни можуть бути використані, наприклад, для підзарядки акумуляторних батарей або для виробництва електричної енергії.

До другого типу відносяться вітряні двигуни, у яких ротор під дією вітру обертається щодо вертикальної осі, але де лопаті встановлені під деяким спеціально підібраним кутом, що дозволяє такому вітряному двигуну обертатися при виникненні вітру. Вітряні двигуни цього типу використовуються головним чином для виробництва електричної енергії.

Хоча ці вітряні двигуни виробляють енергію природного характеру та не забруднюють навколишнє середовище, вони так і не отримали достатньо широкого поширення, зокрема, через те, що вони ще й сьогодні мають безліч недоліків, частина з яких буде перерахована нижче.

Ці вітряні двигуни вимагають великих площ на місцевості для їх обертання, оскільки їх лопаті, хоча і нечисленні, охоплюють досить велику поверхню. Внаслідок цього вітряні двигуни такого типу не можуть бути встановлені на місцевості близько один до одного.

Лопаті таких вітряних двигунів повинні бути дуже великими і дуже широкими для того, щоб двигун розвивав досить велику потужність.

Вітряні двигуни можуть бути використані тільки на відкритих просторах, де вітри мають достатню швидкість для приведення лопатей в обертання.

Зони лопатей, які омиваються вітром, занадто малі по відношенню до їх обсягу, в результаті чого їх ефективність обмежена.

Рух лопатей в повітряному середовищі обмежує швидкість їх обертання.

Обертання вітряного двигуна щодо вертикальної осі не дозволяє використовувати велику кількість лопатей, оскільки це викликає обурення в обертальному русі.

Унаслідок великої висоти таких вітряних двигунів виявляється неможливим здійснювати операції технічного обслуговування безпосередньо на них. Отже, потребує технічного обслуговування вітряної двигун повинен бути демонтований для проведення відповідних операцій на землі, що робить операції технічного обслуговування досить дорогими.

Напрямок вітру має великий вплив на обертання лопатей таких вітряних двигунів.

Якщо вітри дмуть з різкими поривами, механічна міцність лопатей вітряних двигунів може виявитися недостатньою, що може привести до їх руйнування, оскільки вони закріплені на втулці тільки одним своїм кінцем і їх поверхню, що піддається впливу сильного вітру, недостатньо укріплена.

Напрямок обертання лопатей вітряного двигуна залежить від напрямку вітру. Це означає, що обертання лопатей може відбуватися в двох протилежних напрямках. Зрозуміло, що це незручно для нормальної вироблення електричної енергії, оскільки вимагає застосування спеціальних додаткових пристроїв, що забезпечують можливість нормального функціонування електричного генератора при будь-якому напрямку обертання лопатей, що знижує ефективність вітряного двигуна.

Мета даного винаходу полягає в тому, щоб запропонувати вітряної двигун, який не має перерахованих вище недоліків, властивих відомим вітряним двигунів.

Вітряний двигун відповідно до пропонованого винаходом містить ротор, здатний обертатися під дією вітру навколо своєї вертикальної осі по відношенню до землі, і поворотний вал, який може бути приведений в обертальний рух згаданим ротором і який здатний передавати механічну енергію, отриману ротором (див. FR 2298706 A, 24.09.1976, фіг. 1) - прототип.

Пропонований вітряної двигун відрізняється тим, що його ротор містить порожнистий всередині корпус, який має в цілому циліндричну форму, стінки якого в основному сформовані лопатками, розташованими вертикально таким чином, щоб рухомий потік повітря або вітер мав можливість увійти всередину згаданого пологого циліндричного корпусу для того, щоб привести цей корпус в обертальний рух і, отже, привести в обертання згаданий поворотний передавальний вал, з яким він пов'язаний.

Цей порожній усередині циліндричний корпус може містити один або кілька накладених один на одного і жорстко пов'язаних між собою циліндричних елементів, причому кожний з цих елементів містить нижню круглу жорстку частину і верхню круглу жорстку частину, між якими закріплені у вертикальному положенні лопатки, що утворюють впорядковану сукупність або ряд лопаток.

У кращому варіанті реалізації цей порожній усередині циліндричний корпус має в своєму складі, щонайменше, один перший циліндричний елемент, що містить нижній круглий і жорсткий елемент, центр якого жорстко пов'язаний з передавальним поворотним валом, і верхню круглу і жорстку частину, між якими закріплені в вертикальному положенні лопатки, що утворюють першу впорядковану сукупність або ряд лопаток.

Цей порожній усередині циліндричний корпус додатково може мати у своєму складі другої циліндричний елемент, що містить нижню круглу і жорстку частину, жорстко пов'язану зі згаданою верхньої круглої і жорсткої частиною першого циліндричного елемента, і верхню круглу і жорстку частину, між якими закріплені у вертикальному положенні лопатки, утворюють другу впорядковану сукупність або ряд лопаток, що розташовується над першим рядом лопаток.

Верхня кругла і жорстка частина першого циліндричного елемента і нижня кругла і жорстка частина другого циліндричного елемента можуть являти собою один і той же круглий і жорсткий елемент.

Цей порожній усередині циліндричний корпус додатково може мати у своєму складі і третій циліндричний елемент, що містить нижню круглу і жорстку частину, жорстко пов'язану зі згаданою верхньої круглої і жорсткої частиною другого циліндричного елемента, і верхній круглий і жорсткий елемент, між якими закріплені у вертикальному положенні лопатки , що утворюють третю впорядковану сукупність або ряд лопаток, що розташовується над згаданим другим рядом лопаток.

Верхня кругла і жорстка частина другого циліндричного елемента і нижня кругла і жорстка частина третього циліндричного елемента можуть являти собою один і той же круглий і жорсткий елемент.

Нижня кругла і жорстка частина першого циліндричного елемента в кращому варіанті реалізації являє собою суцільний диск.

У кращому варіанті реалізації пропонованого винаходу згаданий поворотний вал, що приводиться в обертальний рух в результаті обертання полого циліндричного корпусу з лопатками під дією вітру, впливає на зубчасту передачу для того, щоб сформувати рух, придатне для використання з метою приведення в дію того чи іншого механічного пристрою або для вироблення електричної енергії.

Вітряний двигун з даного винаходу в кращому варіанті реалізації використовується для вироблення електричної енергії, для заряду акумуляторних батарей або для приведення в дію насоса.

Тепер пропоноване винахід буде описано більш детально з посиланнями на наведену в додатку як приклад єдину постать.

На цій єдиній фігурі схематично представлений кращий варіант реалізації вітряного двигуна відповідно до пропонованого винаходом.

На наведеній фігурі вітряної двигун відповідно до пропонованого винаходом містить порожнистий всередині корпус 1 в цілому циліндричної форми, бічні стінки якого утворені лопатками 2a, 2b, 2c, встановленими у вертикальному положенні таким чином, щоб рухомий потік атмосферного повітря, або вітер, міг увійти всередину згаданого пологого циліндричного корпусу для того, щоб привести цей корпус 1 в обертальний рух і, отже, призвести в обертальний рух поворотний передавальний вал 3, з яким цей корпус жорстко пов'язаний. У наведеному на фігурі схематичному прикладі реалізації вітряного двигуна відповідно до цього винаходом цей порожній усередині циліндричний корпус 1 складається з трьох циліндричних елементів 4, 5 і 6. Перший циліндричний елемент 4 містить нижній круглий і жорсткий елемент 7, центр якого жорстко пов'язаний з поворотним приводним валом 3, і верхню круглу і жорстку частину 8, між якими закріплені у вертикальному положенні лопатки 2а, що утворюють перший ряд лопаток. У цьому прикладі реалізації згаданий нижній круглий і жорсткий елемент 7 першого циліндричного елемента являє собою суцільний диск. Однак, в інших можливих випадках реалізації цей нижній круглий і жорсткий елемент першого циліндричного елемента може являти собою круглий елемент зі спицями, що містить втулку, жорстко пов'язану з приводним поворотним валом 3. Другий циліндричний елемент 5 містить нижню круглу і жорстку частину 9, жорстко пов'язану з верхньої круглої і жорсткої частиною 8 першого циліндричного елемента 4, і верхню круглу і жорстку частину 10, між якими закріплені у вертикальному положенні лопатки 2b, що утворюють другий ряд лопаток, що розташовується над першим рядом лопаток 2a.

Третій циліндричний елемент 6 містить нижню круглу і жорстку частину 11, жорстко пов'язану з верхньої круглої і жорсткої частиною 10 другого циліндричного елемента 5, і верхню круглу і жорстку частину 12, між якими закріплені у вертикальному положенні лопатки 2c, що утворюють третій ряд лопаток, що розташовується над другим рядом лопаток 2b.

Тут слід зазначити, що верхня кругла і жорстка частина 8 першого циліндричного елемента 4 і нижня кругла і жорстка частина 9 другого циліндричного елемента 5, які жорстко пов'язані між собою, можуть являти собою два різних круглих елемента, жорстко прикріплених один до одного, або один загальний круглий елемент.

Крім того, верхня кругла і жорстка частина 10 другого циліндричного елемента 5 і нижня кругла і жорстка частина 11 третього циліндричного елемента 6, які жорстко пов'язані один з одним, можуть бути або два різних круглих елемента, жорстко скріплених між собою, або один єдиний загальний круглий елемент.

Необхідно і відзначити, що кругла жорстка частина 12, що створює верхню частину порожнього усередині циліндричного корпусу 1, може являти собою або деякий круглий елемент, наприклад, типу кільця, який залишає вершину згаданого циліндричного корпусу 1 відкритими, або круглий елемент типу суцільного диска, який закриває вершину цього циліндричного корпусу 1.

Вище вже був описаний як приклад вітряної двигун відповідно до пропонованого винаходом, в якому циліндричний корпус 1 має в своєму складі перший циліндричний елемент 4, поверх якого встановлені і жорстко пов'язані з ним другий циліндричний елемент 5 і третій циліндричний елемент 6, що утворюють разом єдиний циліндричний корпус даного вітряного двигуна.

Однак, тут слід зазначити, що згаданий циліндричний корпус 1 вітряного двигуна відповідно до пропонованого винаходом може і містити і більше двох циліндричних елементів 5 і 6, встановлених поверх згаданого першого циліндричного елемента 4.

Крім того, циліндричний корпус 1 вітряного двигуна відповідно до пропонованого винаходом може містити, наприклад, або тільки один перший циліндричний елемент 4, або перший циліндричний елемент 4 і другий циліндричний елемент 5, розташований поверх згаданого першого циліндричного елемента і жорстко пов'язаний з ним.

Та обставина, що відповідно до пропонованого винаходом є можливість встановлювати один на одного і жорстко пов'язувати між собою кілька циліндричних елементів, дозволяє збільшити розміри даного циліндричного корпусу 1 при збереженні достатнього рівня його механічної міцності, а й дозволяє забезпечити стабілізацію лопаток 2a, 2b, 2c при великих швидкостях обертання циліндричного корпусу 1 в разі сильного вітру.

Крім того, це дозволяє поліпшити захоплення вітру циліндричним корпусом, внаслідок чого збільшується відцентрова сила і міцність по відношенню до цієї сили.

І ще, згадане вище обставина підвищує ефективність даного вітряного двигуна, оскільки необхідно відзначити, що чим більші розміри має згаданий циліндричний корпус вітряного двигуна, тим більшу потужність він здатний розвинути. Крім того, згадане обставина і полегшує технічне обслуговування даного вітряного двигуна.

Кількість використовуваних в даному вітряному двигуні лопаток змінюється в залежності від пропонованих до нього вимог і буде збільшуватися при збільшенні діаметра його циліндричного корпусу.

Циліндричний корпус вітряного двигуна відповідно до пропонованого винаходом може бути виготовлений з різних матеріалів, але відповідають одному єдиному вимогу, яке полягає в тому, щоб відповідний матеріал мав досить високу міцність на розтяг при можливо меншому питомій вазі.

Дійсно, використовувані для виготовлення елементів вітряного двигуна відповідно до пропонованого винаходом конструкційні матеріали повинні мати досить високу механічну міцність для того, щоб надійно протистояти тиску максимально сильного вітру, можливого в даній місцевості, і змінам тиску повітря всередині згаданого циліндричного корпусу цього двигуна, і ці конструкційні матеріали повинні бути достатньо легкими для того, щоб ефективно використовувати найбільшу частину кількості руху утворює вітер потоку атмосферного повітря з тим, щоб забезпечити найкращу ефективність даного вітряного двигуна.

Згадані вище лопатки вітряного двигуна відповідно до пропонованого винаходом можуть бути встановлені в його циліндричному корпусі під деяким специфічним кутом таким чином, щоб у разі, коли потік повітря буде входити всередину згаданого циліндричного корпусу, приводячи його в обертальний рух, там створювалася певна різниця тисків між двома частинами цього циліндричного корпусу, що буде збільшувати швидкість його обертання і, отже, розвивається даними вітряним двигуном потужність.

Вітряний двигун відповідно до пропонованого винаходом має безліч переваг в порівнянні з відомими та експлуатуються в даний час вітряними двигунами. Нижче ці переваги будуть сформульовані більш конкретно.

Згаданий циліндричний корпус пропонованого вітряного двигуна під дією вітру обертається навколо своєї вертикальної осі, що дозволяє істотно скоротити розміри простору, необхідного для його функціонування. Таким чином, у порівнянні з існуючими конструкціями вітряних двигунів на одній і тій же площі можна використовувати більшу кількість вітряних двигунів і більш ефективно використовувати енергію вітру, а отже, і виробляти більше корисних видів енергії, наприклад, електричної.

Оскільки лопатки циліндричного корпусу пропонованого вітряного двигуна закріплені у вертикальному положенні, всі вони встановлені під одним і тим же кутом по всій їх висоті, що забезпечує найкращі умови захоплення вітру і, отже, підвищення ефективності даного вітряного двигуна.

Внаслідок того, що лопатки пропонованого вітряного двигуна розташовуються в вертикальному положенні, є можливість встановити більшу кількість таких лопаток, ніж в існуючих конструкціях вітряних двигунів, що дозволяє збільшити кількість повітря, що використовується для приведення даного вітряного двигуна в обертальний рух, внаслідок чого підвищується ефективність використання повітряних течій або вітру.

Оскільки циліндричний корпус пропонованого вітряного двигуна може обертатися навколо своєї вертикальної осі, він приводиться в обертальний рух при будь-якому напрямку вітру. Таким чином, напрямок вітру не робить ніякого впливу на обертання даного вітряного двигуна.

Оскільки в даному випадку лопатки закріплені на двох своїх кінцях, вони виявляються значно більш ефективними і значно міцнішими, ніж лопаті відомих вітряних двигунів.

У тому випадку, коли відбувається рух потоків атмосферного повітря, тобто дме вітер, він проникає всередину циліндричного корпусу і завдяки наявності лопаток призводить його в обертальний рух, в результаті чого приводиться в обертальний рух поворотний передавальний вал 3, який впливає на зубчасту передачу 13 для того, щоб сформувати рух, придатне для використання або з метою безпосереднього приведення в дію того чи іншого механічного пристрою, або для вироблення електричної енергії.

Таким чином, вітряної двигун відповідно до пропонованого винаходом може бути використаний, наприклад, для вироблення електричної енергії, для заряду акумуляторних батарей або для приведення в дію будь-якого насоса.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Вітряний двигун, що містить ротор, здатний обертатися під дією вітру навколо своєї вертикальної осі по відношенню до горизонту, і поворотний вал, пов'язаний з ротором з можливістю приведення його в обертальний рух цим ротором і пристосований для передачі енергії, отриманої цим ротором від вітру, відрізняється тим, що ротор містить корпус, по суті, циліндричної форми (1), порожній усередині, бічні стінки якого утворені в основному лопатками (2а, 2b, 2с), встановленими у вертикальному положенні таким чином, щоб вітер мав можливість увійти в порожній усередині циліндричний корпус (1) і привести його в обертальний рух, а й поворотний передавальний вал (3), з яким цей циліндричний корпус пов'язаний.

2. Вітряний двигун по п.1, що відрізняється тим, що порожній усередині циліндричний корпус (1) містить один або кілька циліндричних елементів (4, 5, 6), встановлених один на одного і жорстко пов'язаних між собою, причому кожен з циліндричних елементів містить нижню круглу і жорстку частину і верхню круглу і жорстку частину, між якими закріплені у вертикальному положенні лопатки, що утворюють упорядкований ряд лопаток.

3. Вітряний двигун по одному з п.1 або 2, який відрізняється тим, що порожній усередині циліндричний корпус (1) має в своєму складі, щонайменше, один перший циліндричний елемент (4), що містить нижній круглий і жорсткий елемент (7) , центральна частина якого жорстко пов'язана з поворотним передавальним валом (3), і верхню круглу і жорстку частину (8), між якими закріплені у вертикальному положенні лопатки (2а), що утворюють перший ряд лопаток.

4. Вітряний двигун по п.3, що відрізняється тим, що порожній усередині циліндричний корпус (1) має в своєму складі додатково другий циліндричний елемент (5), що містить нижню круглу і жорстку частину (9), жорстко пов'язану з верхньої круглої і жорсткої частиною (8) першого циліндричного елемента (4), і верхню круглу і жорстку частину (10), між якими закріплені у вертикальному положенні лопатки (2b), що утворюють другий ряд лопаток, розміщений над згаданим першим рядом лопаток.

5. Вітряний двигун по п.4, що відрізняється тим, що верхня кругла і жорстка частина (8) першого циліндричного елемента (4) і нижня кругла і жорстка частина (9) другого циліндричного елемента (5) являють собою одне ціле.

6. Вітряний двигун по одному з п.4 або 5, що відрізняється тим, що порожній усередині циліндричний корпус (1) має в своєму складі додатково третій циліндричний елемент (6), що містить нижню круглу і жорстку частину (11), жорстко пов'язану з верхньої круглої і жорсткої частиною (10) другого циліндричного елемента (5), і круглий і жорсткий верхній елемент (12), між якими закріплені у вертикальному положенні лопатки (2с), що утворюють третій ряд лопаток, розміщений над другим рядом лопаток.

7. Вітряний двигун по п.6, що відрізняється тим, що верхня кругла і жорстка частина (10) другого циліндричного елемента (5) і нижня кругла і жорстка частина (11) третього циліндричного елемента (6) представляють собою одне ціле.

8. Вітряний двигун по одному з пп.3 - 7, який відрізняється тим, що круглий і жорсткий нижній елемент (7) першого циліндричного елемента (4) являє собою суцільний диск.

9. Вітряний двигун по одному з пп.1 - 8, який відрізняється тим, що поворотний приводний вал (3), що приводиться в обертальний рух в результаті обертання порожнього усередині циліндричного корпусу (1), пов'язаний з зубчастої передачею (13) із забезпеченням руху, придатного для приведення в дію механічного пристрою або для вироблення електричної енергії.

Версія для друку
Дата публікації 17.03.2007гг

НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ
	Технологія виготовлення універсальних муфт для бесварочного, безрезьбовиє, бесфлянцевого з'єднання відрізків труб в трубопроводах високого тиску (мається відео)
	Технологія очищення нафти і нафтопродуктів
	Про можливість переміщення замкнутої механічної системи за рахунок внутрішніх сил
	Світіння рідини в тонких діелектричних каналох
	Взаємозв'язок між квантової і класичної механікою
	Міліметрові хвилі в медицині. Новий погляд. ММВ терапія
	магнітний двигун
	Джерело тепла на базі нососних агрегатів